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沁阳煤矿0.9Mta矿井初步设计毕业论文目录前 言6摘 要7ABSTRACT8第一章 井田概述和井田地质特征11第一节 井田概况11第二节 井田地质特征12第三节 煤层的埋藏特征20第二章 井田境界与储量27第一节 井田境界27第二节 地质储量的计算27第三节 可采储量的计算28第三章 矿井工作制度及生产能力30第一节 矿井工作制度30第二节 矿井生产能力及服务年限30第四章 井田开拓32第一节 井田开拓方式的确定32第二节 达到设计生产能力时工作面的配备36第五章 矿井基本巷道及建井计划40第一节 井筒、石门与大巷40第二节 井底车场42第三节 建井工作计划43第六章 采煤方法46第一节 采煤方法的选择46第二节 确定采(盘)区巷道布置与要素53第三节 回采工艺及劳动组织54第四节 盘区的准备与工作面接替56第七章 井下运输60第一节 运输系统和运输方式的确定60第二节 运输设备的选择和计算60第八章 矿井提升62第一节 主井提升62第二节 副井提升方式及设备63第九章 矿井通风与安全65第一节 风量的计算65第二节 矿井通风系统和风量分配68第三节 计算负压及等积孔69第四节 选取扇风机73第五节 安全生产技术措施76第十章 经济部分81第一节 矿井设计概算81第二节 劳动定员及劳动生产率82第三节 矿井设计主要技术经济指标84致 谢88外文资料89中文翻译93第一章 井田概述和井田地质特征第一节 井田概况一、矿区地理位置及交通条件（一）交通位置山西沁水沁阳煤业有限公司行政区划主要隶属土沃乡，原石务煤矿则隶属中村镇。该公司位于沁水县南部，沁水土沃河谷西南侧，北距沁水县城约17km，矿区东北角土沃乡即有县级公路与沁水、阳城、翼城相通。县级公路距沁水县城约20km，与省级晋(城)韩(城)干线公路及侯(马)月(山)铁路相连，交通运输较为便利。（见交通位置图1-1-1）该公司东北角与雨沟煤矿相邻，其余周边无开采矿井分布。(二) 自然地理矿区位于沁水盆地南缘，大行山脉南端，属低山丘陵地形，海拔9001160m，沁河支流土沃河流经矿区东北角，河谷标高近900m，向西地势逐渐变高，最高点位于西部原石务矿区北部。沟谷发育，走向大多近南北向，纵向坡降31156，边坡坡度2340左右。（三） 河流井田内未见长年性河流，东北角之土沃河亦为一季节性河流，全年大部时间有水，旱季干枯无水。(四) 气象及地震情况气候属大陆性季风气候，四季分明，雨热同季，季风强盛。春季干燥多风、夏季炎热多雨，秋季温和凉爽，冬季寒冷少雪。多年平均气温10.3，一月份最冷，平均气温-4.8；极端最低温度为-19.9(1953年1月16日)；七月份最热，平均23.3，极端最高温度为37.8(1966年6月22日)。全年无霜期为173天。多年平均降雨量603.5mm(19562001年)，降水量的年际、年内分布均极不均匀，最丰水年(1958年)的降水量877.1。mm是最枯水年(1997年)降水量335mm的2.6倍。年内降雨量主要集中在79月份，占全年雨量的55。多年平均雨水蒸发量1684.6mm。平均相对湿度60%,平均风速2m/s，最大风速28m/s。霜冻期为10月中旬至次年4月上旬，历年最大冻土深度为41cm。本区地震活动相对较弱。据沁水县地震台资料，区内未发生过破坏性地震。按山西省地震基本烈度表地震基本烈度为6级，应按7级设防。（五）水源情况矿区位于土沃河畔，河水及河床冲积层孔隙水水量都比较丰富，枯水期可能会影响农业灌溉用水。为保障矿山正常生产、生活用水，可凿深井，取奥灰岩溶水，作为后备供水水源地。预计矿井正常涌水量为12.5m3/h，最大涌水量25m3/h，矿井水质呈中性，经处理后可供井下消防、洒水和地面消防等用水。（六）电源情况矿井电源一路引土沃35kV变电站10kV母线（857线路），作为本矿主供电源，距本矿工业场地12km；另一路引自中村35kV变电站10kV母线（849线路），作为备用电源，距本矿工业场地10km，已实现双回路供电。第二节 井田地质特征一、地层 矿区内地层出露良好，自南而北主要出露地层为二叠系下统山西组、下石盒子组和二叠系上统上石盒子组。奥陶系峰峰组、石炭系本溪组和太原组仅出露于矿区南侧F1断层以南。现据区域及以往勘查资料，深部钻孔资料，将矿区地层简述如下： (一)奥陶系中统峰峰组(O2f)为含煤地层基底，0200余米，灰深灰色、中厚层状石灰岩、泥灰岩组成，局部为角砾状灰岩及含白云质灰岩，顶部具星散状黄铁矿结核，下部含石膏薄层。与上覆石炭系中统本溪组呈平行不整合接触。 (二)石炭系 1、中统本溪组(C2b)厚2.815.5m，平均10m，主要由浅灰色鲕状铝质泥岩、泥岩、粉砂岩及石灰岩组成，有时见一层不稳定薄煤层。底部为团块状、结核状黄铁矿或窝状菱铁矿(山西式铁矿)。2、上统太原组(C3t) 自K1石英砂岩底至K7(山西组底砂岩)砂岩底，厚度60110m，据东阳辿新近钻孔揭露，矿区北东部太原组厚度为63.496.6m，而矿区西部原石务矿区资料厚度为86. m。矿区平均厚度为83.14m。为由中细粒砂岩、粉砂岩、泥岩、铝质泥岩、石灰岩、菱铁矿、煤层组成的海陆交互相沉积地层，为本区主要含煤地层之一。底部K1为一层灰白色带肉红色中细粒石英砂岩与下伏本溪组整合接触，其上为黑色泥岩(偶夹煤线)和15号煤层。这层砂岩厚度变化较大，一般为0.56m，有突然变薄缺失现象，如矿区东北角(Dl、D2孔)15号煤层与本溪组直接接触；中上部为K2、K3、K5、K6石灰岩，其中K4局部K5缺失，K6为燧石层，一般石灰岩为煤层直接顶板。15号煤层顶板K2灰岩有时分为2层，一般厚814m，中夹灰黑色泥岩，上分层有时被冲刷由砂岩代替，并使下层变薄。K2上距K3石灰岩610m，其间夹有黑色泥岩、中粒砂岩及薄煤层，K3石灰岩厚度较小，约12m，但层位较稳定。再往上至K5泥灰岩20m，为砂岩、粉砂岩、泥岩，时见薄煤层，K5灰岩厚约1m，富含动物化石。K5灰岩再向上约8m为一燧石层(K6)，厚约O.51m，层位稳定，局部可变为硅质泥岩，K5与K6问为灰黑色泥岩，夹多层菱铁矿结核；顶部K6往上为灰黑色泥岩及粉砂岩(厚约7m)。 (三)二叠系 l、下统山西组(P1s)为矿区主要含煤地层之一。自K7砂岩底至K8砂岩底，厚度35.2246.00m，平均38.5m。与下伏太原组地层呈整合接触。本矿区只12号煤层为稳定可采煤层，但局部变薄成为不可采。 2、下统下石盒子组(P1x)K8砂岩底至K9砂岩底，厚度35.1(残留)156m，平均llO.4m。主要由黄绿色中砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、铝质泥岩组成。下部为灰灰黑色泥岩、粉砂岩，夹13层不稳定煤线，向上为黄绿色夹紫色泥岩(杂色为主)与灰白色砂岩互层，项部有一层具鲕状结构的紫红色含铁质泥岩，通称“桃花泥岩”层位稳定，是地层对比和上、下石盒子组地层分界的重要标志。 3、上统上石盒子组(P2s)局部零星出露，最大残留厚度115m。岩性为灰绿色、灰黄色、紫红色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩互层，夹数层黄绿色中、细粒砂岩。底部为黄绿色厚层中细粒砂岩(K9)，平均厚度8.4m。 (四)第四系(Q)零星分布于河谷两侧。岩性为全新统粘土、砂砾石层(Q4)和中更新统(Q3)残积黄土(浅黄色砂质粘土)。厚度为O25m。二、地质构造 本矿区位于武乡阳城凹褶带南端与近东西向构造带交接部位。按地质力学观点是晋东南山字型脊柱与弧顶的交接部位。构造比较复杂，特别是断裂构造比较发育。矿区东半部分为一由边界正断层围成的地堑。矿区构造属复杂类型。(一)褶皱：在矿区东半部发育一条北北东走向的向斜构造，其向南翘起，向北倾伏，构造宽缓，控制面积较大。由于该向斜的存在至使矿区东半部地层于向斜西翼走向为北西向，东翼走向为北东向，内倾，倾角58。矿区西半部则存在一条北东走向的宽缓背斜，其向北倾伏，东翼地层走向呈北西向，西翼呈北东向，外倾，倾角38。(二)断裂：井田内断层发育，全部为正断层，共有1条。现分述如下： F2断层：分布于矿区中东部中间偏南部位，东段走向近东西向，西段转为南西西向，向北倾，倾角65，断距30m。(三)矿区内未见陷落柱及岩浆岩综合上述，本矿区断裂构造发育，且规模(落差)较大，将井田切割成大小不等的块体，使构造复杂化，成为构造复杂类型，故本井田在开拓开采时需要考虑复杂构造的影响，采取必要的措施，做到有疑必探，先探后掘，防止事故的发生。三、水文地质井田内沟谷切割较深，有少量下降泉。（一）井田内主要含水层根据井田的水文地质资料结合沁水普查资料，将含水层叙述如下：1、碳酸盐岩类岩溶裂隙水(1)下马家沟组含水层井田内未揭露，据邻区资料，岩性为石灰岩、白云质灰岩等，厚度大于115.35m。据YX-4号孔抽水试验，抽水短时抽干，说明水量少，富水性弱。(2)上马家沟组含水层井田内未揭露，据邻区资料，岩性为石灰岩、白云质灰岩及泥质灰岩等，厚度170313m。据潘庄附近的YS-4号孔资料，揭露厚度200m左右时见1.002.OOm高的溶洞。据抽水试验水位标高为515.41m。涌水量为21.572 Ls，单位涌水量为5.098Ls.m，渗透系数260.37md，属强富水性的含水层，水质属S04-CaMg型。(3)峰峰组含水层主要由石灰岩、泥质灰岩及角砾状灰岩组成。厚度4050m。沁水普查S2孔为奥灰延深孔，揭露厚度为102.48m。该孔进行分层静止水位观测时，水位下降缓慢，其静止水位标高为700.53m，比混合水位标高698.22m还要高；据钻孔简易水文地质观测，冲洗液消耗量为0.034O.540m3h；从钻探揭露的情况来看，岩溶裂隙不发育。井田以南YS-4号孔峰峰组抽水试验，单位涌水量为0.0016 Ls.m，渗透系数0.006md，水位标高538.70m，为富水性弱的含水层。与S2号钻孔水位进行比较，水位相差161.88m。虽同为富水性弱的含水层，但S2号孔比YS一4号孔富水性更弱。说明峰峰组含水层富水性不均一，即岩溶裂隙发育不均一。S2号孔岩溶裂隙不发育，无法与YS-4号孔水位沟通，因此水位相差很大。据潘庄一号井田资料，在揭露的范围内，该含水层岩溶裂隙不发育，灰岩本身未见溶蚀，只沿被方解石充填的裂隙发生溶蚀。溶蚀受裂隙发育程度、宽度等因素的影响。总的看中奥陶统岩溶裂隙水特征是下马家沟组及峰峰组富水性弱，上马家沟组富水性强。奥灰岩溶水据阳城长河详查区资料推断，水位标高550m左右(553550m)。2、碎屑岩夹碳酸盐岩裂隙岩溶水主要由太原组K2、K3、K5石灰岩及砂岩组成，厚度16.6621.14m。钻孔揭露各含水层岩溶裂隙不发育，钻进过程中冲洗液消耗量为0.0301.688m3h，富水性弱。但不排除局部发育岩溶裂隙的可能，如D-3号孔，在钻井至K2灰岩时冲洗液全漏失，经水文测井证实有O.20m的裂隙层，对K2和K3进行混合抽水，单位涌水量为0.046 Ls.m，仍属富水性弱的含水层。3、碎屑岩裂隙水本含水层为山西组及下石盒子组中、细粒砂岩组成，井田内大面积出露。砂岩裂隙水，富水性受裂隙发育程度的影响，厚度11.4631.61m。钻井过程中冲洗液消耗量为O.1802.030m3h，据邻区抽水试验对山西组及下石盒子组进行混合抽水(包括K10在内)，单位涌水量为O.0057 Ls.m，渗透系数O.046md，水位标高572.93m，为富水性弱的含水层，水质类型属HC03-CaMg型。4、第四系松散层孔隙水厚度受基岩起伏和地形的控制，厚度为O25.Om，由亚砂土及粉砂、砂砾组成。钻进过程中冲洗液消耗量O.27015.48m3h，富水性与大气降水及地表水关系密切。（二）井田内主要隔水层l、上石炭统太原组及中石炭统本溪组隔水层由砂质泥岩、泥岩、铝质泥岩等组成。厚度2040m。2、二叠系砂岩含水层层问隔水层主要由塑性泥岩、砂质泥岩构成，单层厚度2数十米，呈层状分布于含水层之问。若无构造沟通或人为破坏，起层间隔水的作用，阻隔各含水层垂向上的水力联系。（三）含水层的补给、排泄条件第四系孔隙含水层主要接受大气降水的补给，向地表水及下伏基岩风化带含水层排泄。基岩风化带含水层主要接受大气降水及沟谷地表水的补给，局部可得到第四系孔隙含水层的补给，由于沟谷的切割，局部以泉的形式排泄。煤层直接充水含水层为下石盒子组、山西组、太原组砂岩、石灰岩。井田内局部出露，补给条件差，且与上覆风化带、第四系含水层、下覆奥陶系岩溶裂隙含水层问均有一定厚度的隔水层相隔。地下水主要以层间迳流为主。但井田内断裂构造发育，可能成为各含水层间的垂向补给通道，且随煤层开采，采空区塌陷、裂缝亦可成为导水通道。这是分析井田内含水层补给、排泄条件时应充分注意的问题。（四）矿井充水因素分析一、当前开采的12号煤层主要充水因素为顶板砂岩裂隙水，富水性弱，在开采过程中产生塌陷裂隙带后，局部地段可能接受K8砂岩裂隙水的补给。现矿井日排水量约30m3左右(原石务煤矿与原东阳辿煤矿涌水量相近)。二、雨季大气降水经地表风化带裂隙及采空区地表塌陷带的渗透可能加大对巷道的充水影响。雨季矿坑排水量约为平时的2倍左右，可达5560m3d。三、12号煤层下部的太原组几层灰岩与砂岩富水性弱，煤层底板标高高出奥灰水位230m左右，不会形成底板突水。四、15号煤充水含水层为K2灰岩，由于开采造成的塌陷裂隙，可能沟通上部K3、K5石灰岩含水层及12号煤采空区积水，就现有资料分析，K3、K5石灰岩为弱含水层，因此12号煤层采空区积水是15号煤顶板的主要充水因素。据临近土沃煤矿资料，其开采15号煤层排水量为80120m3d。五、水害防治矿井水灾发生的条件，一是需要有较大水源存在；二是要有涌水通道。常见的水源有地表水、含水层水、断层水、溶洞或老窑、废弃小井积存的水等。常见的涌水通道有断层、采空区上方裂隙带、封闭不良的导水钻孔、导水陷落柱、地面塌陷区、井巷等。对矿井水害的辩识主要是研究水源及其水力联系。由矿井水文地质资料可知该矿主要水害威胁为采空区积水，这是因为采空区破坏了地层结构，沟通煤层上部含水层和地表水的联系，随着采空面积的不断加大，采空积水不断增加，这些积水与矿井贯通，可能导致矿井突水。鉴于采空区存在积水，断裂发育，所以水害为该矿重大危险有害因素之一。随着采空区面积逐年扩大，采空区积水增加，应注意采空区存水对煤层开采的影响。对于老窑积水应查明积水位置，留设防水煤柱，或者对于积水不大的老窑，将积水抽排放干，方可进行采煤。必须做好测绘和探放水工作，留足各种保安煤柱，坚持有疑必探，先探后掘的探放水原则，加强水害分析预报，对采空区积水及时进行探放抽排。矿方要高度重视，设置专门的机构和人员，做好水害分析预报，采取针对性、综合性防治水措施，消除或减弱水害威胁，杜绝水害事故发生。（五）矿井涌水量预测现采12号煤层： Q=KpP=Q0PPo(KP=QoPo)上式中：Q设计矿坑涌水量(m3d) Q0现采矿井实际排水量(m3d、) P0煤矿实际开采量(万ta) P设计矿井生产能力(万ta) 矿井产量达到30万t/a时的正常涌水量900m3/d（37.5m3/h），最大涌水量1800m3/d（75m3/h）。第三节 煤层的埋藏特征一、煤层及煤质（一）含煤性矿区煤层层位、层数、编号、可采煤层层数及编号均与区域相似，可以对比。但含煤性较区域特别是东部差。其中山西组地层平均厚38.5m，含煤24层，平均总厚度1.70m，含煤系数4.4%，平均可采厚度1.40m，可采含煤系数3.6%；太原组地层平均厚度83.14m，含煤58层，平均总厚度3.77m，含煤系数4.5%，平均可采厚度2.27m，可采含煤系数2.7%。（二）可采煤层矿区内可采煤层为山西组12号煤层和太原组15号煤层，共2层。（1）12号煤层：为矿区主要可采煤层之一，也是现正开采煤层，赋存层位为山西组中下部，煤层层位稳定，但厚度变化较大，据新近在原东阳辿煤矿及其附近施工的5个钻孔资料厚度变化于3.53.7m之间，从以上资料来看，矿区东部断层发育地段，煤层厚度变化较大，局部变为不可采；煤层结构简单，大多无夹矸，有时见夹一层粉砂质泥岩(厚约O.1m)。顶板大部分为灰黑色泥岩及粉砂岩，呈致密块状，局部为灰黑色厚层中砂岩，直接顶板为薄层泥岩；底板为灰黑色或深灰色泥岩和粉砂岩，富含植物化石，煤层露头线主要在西阳辿南河谷地带零星出露，东阳辿、土沃河谷及石务等地被第四系冲积层掩盖。（2）15号煤层：为矿区另一主要可采煤层。赋存于太原组下部，全区稳定可采。据新近钻孔揭露(4个孔)，纯煤厚度D-1孔2.23m，D-2孔2.5m，D-3孔2.03m，D-4孔1.75m；含夹石12层，局部4层，厚0.05O.5m，岩性为泥岩或炭质泥岩；老顶为K2石灰岩，底板为灰黑色泥岩和铝质泥岩。（3）12号煤层与15号煤层间距为24.4940.8 m，平均36m。(D-l孔82.9m，D-2孔79m，D-4孔74.49m，D-3孔100.8m)南部间距较大，北部间距较小。可采煤层特征见表2-l-1。表2-1-1 可采煤层特征表煤层编号厚度（m）层间距（m）稳定性可采性结构顶板岩性底板岩性最小-最大平均最小-最大平均123.40-3.703.6024.49-40.836较稳定大部可采简单泥岩粉砂岩泥岩粉砂岩151.75-2.82.28稳定全区可采中等K2灰岩泥岩铝质泥岩（三）煤层对比本井田含煤地层沉积稳定，岩性组合及沉积旋回结构明显，标志层和煤层特征明显，为各煤层对比提供了可靠依据。井田内煤层层位、可采煤层间距、与煤层本身特征均可与区域进行对比，故煤层对比可靠。二、煤质（一）物理性质（1）12号煤黑色、灰黑色，以亮煤为主，夹少量镜煤条带，宏观煤岩类型属半亮光亮型煤。似金属光泽，条带状与均一结构，阶梯状及贝壳状断口，条痕为灰黑色。镜煤多呈透镜状、条带状产出，性较脆。变质程度较深为级变质阶段的无烟煤。（2）15号煤黑色、灰黑色半亮型煤为主，似金属光泽，条带状均一状结构，贝壳状断口，条痕为灰黑色，局部夹黄铁矿星点及条纹。宏观煤岩类型为半亮型煤，局部为半暗型煤。变质程度较深，属级变质阶段，为无烟煤。（二）化学性质及工艺性能（1）12号煤据省煤炭工业局综合测试中心对石务矿12号煤层原煤分析结果为：原煤水份(Mad)O.76%；原煤灰份(Ad)7.39%；原煤挥发份(Vdaf)9.23%；全硫(St,d)0.38%；焦渣特征(CRC)2；固定碳(Fc,d)84.06%；发热量(Qnet,d)32.13MJkg(低位)，33.60MJkg(高位)。据煤炭分类国家标准(GB575186)，12号煤属无烟煤12号。元素分析为： Hr：2.855.10%；Or：1.5%；Nr：1.00%；Cr：86.7795.02%。煤灰成份以Si02和AL203为主，占80%左右，灰熔点(T2)1350C以上。根据以上特点，12号煤层为特低灰、特低硫、低磷、特高热值、中高强度、难熔灰份的优质无烟煤。其热稳定性好，是很好的化工、气化用煤和动力用煤。（2）15号煤本井田虽然施工了5个钻孔(其中4个孔穿过15号煤)，但未进行煤质分析。现据临近沁裕煤矿勘探所采煤芯及煤层煤样分析结果，将主要煤质指标列下：原煤水份(Mad)0.861.30%，平均1.13%； 精煤水份(Mad)O.911.09%，平均O.97%； 原煤灰份(Ad)10.7926.99%，平均22.23%； 精煤灰份(Ad)6.938.59%，平均7.72%； 原煤挥发份(Vdaf)8.7613.18%，平均11.67%； 精煤挥发份(Vdaf)8.508.76%，平均8.59%； 原煤全硫(St,d)1.203.70%，平均2.54%(折算后：1.78%)； 精煤全硫(St,d)1.313.60%，平均2.30%(折算后：1.6l%)； 原煤磷(Pd)0.0470.0536%，平均O.0503%； 发热量(Qnet，d)26.01MJkg；(Qgr,daf)34.24MJkg。据上述特征，15号煤属中灰、中高硫、中低磷、高热值无烟煤。经洗选后可用作合成氨与动力用煤。表2-1-2 可采煤层煤质特征表煤层编号原煤水分(Mad)(%)灰分(Ad)(%)挥发分(Vdaf)(%)硫分(St.d)(%)发热量(Qb.daf)(MJ/kg )煤类12原0.767.399.230.3832.13无烟煤15原1.1322.2311.672.5426.01无烟煤（三）可选性 据1972年144队在临近煤矿采取的12号、15号煤层大样测试资料，利用中煤法对煤的可选性进行评价，供参考。(1)12号煤层筛选结果：上分层大于50mm的块煤占到67.32%，501mm级的煤占到31.02%，1Omm的粉煤级仅占到1.66%。除粉煤级灰份升高外，其余灰份变化不大。下分层大于50mm的块煤占到59.385，501mm级的煤占39.44%，1Omm的粉煤级仅占到1.18%。灰份变化无规律。浮沉结果：上分层精煤回收率为55.44%，灰份为8.66%，评为良等；中煤含量为41.93%，灰份为16.50%，属极难选煤。下分层精煤回收率为46.42%，灰份为7.53%，评为中等；中煤含量为45.57%，灰份为l 8.65%，属极难选煤。(2) 15号煤层筛选结果：大于50mm的块煤占到51.70%，501mm级的煤占到39.54%，1Omm粉煤级达到8.76%，耐磨性较差。63mm级煤灰份最低，由此向两头，灰份有增加的趋势。浮沉结果：精煤回收率为63.34%，灰份为7.10%，评为良等；中煤含量为25.56%，灰份为19.65%，属中等可选煤。（四）、煤的风化与氧化 本井田12号煤层露头线分布在井田南部各沟谷低凹处，多被第四系覆盖，风氧化带分布面积较大。15号煤层的风氧化带仅在井田南部局部少量分布(见资源储量估算图)，(风氧化煤煤质特征及利用的可能性亦未见资料)。（五）、煤质及工业用途评价12号煤质量优良，是优质的化工及动力用煤，市场走俏。15号煤全硫较高，洗选后可用作合成氨及动力用煤，还可考虑作煤转油原料。三、煤层顶、底板特征及瓦斯、煤尘、煤的自燃性（一） 煤层顶、底板特征井田内煤系地层按岩性分类，主要为两类。一是碎屑岩，二是碎屑岩夹碳酸盐岩。碎屑岩在垂向上变化大，工程地质条件较复杂；碳酸盐岩则沉积稳定，工程地质条件较简单。按工程地质特征可分为三个岩组：(1)较硬岩单层结构岩组：由细、中粒砂岩，石灰岩层构成。一般强度较高，无塑性，做为直接顶、底或老顶时，可视为稳定区；(2)较软岩多层结构岩组：由砂质泥岩、粉砂岩、煤层构成。强度低，微具可塑性，做为直接顶底板或老顶时，视为不稳定区；(3)软岩单层结构岩组：由泥岩、铝质泥岩、炭质泥岩构成，做为直接顶、底板或老顶，视为极不稳定区。12号煤层：12号煤层直接顶板为粉砂岩、泥岩，属较软岩，开采过程中易冒落，这层较软岩组一般较薄有时缺失，但局部地段(D-1孔)较厚达8m，开采时应注意支护。老顶为深灰色细砂岩，厚约lOm，岩性致密坚硬，属较硬的单层结构岩组，多数地段见其为直接顶板，据临近龙都煤矿资料，伪顶泥岩单向抗压强度11.6Mpa，粉砂岩32.2Mpa，老顶砂岩43.364.OMpa。属II级顶板适用于全部垮落法管理顶板。底板主要为粉砂岩或黑色泥岩，属较软软岩组，厚约6m，泥岩抗压强度为11.9Mpa，粉砂岩为20.8Mpa。12号煤层顶底板按工程地质岩组分类属多层结构的较软岩组，由砂质泥岩、粉砂岩和煤层组成，强度低，微具可塑性，遇水后具有离层软化趋势，作为直接顶、底和老顶，系不稳定区，而且井田断层发育，在断裂带会产生一定的应力场和岩石受断层渗水发生软化，使工程地质及水文地质条件复杂化，因此可能发生冒项、片帮、底鼓现象，相应的工作面危险度等级成为III级，甚至级，如不注意支护，可能发生冒顶事故。故煤矿领导应高度重视，切实搞好顶板管理工作。15号煤层：15号煤层伪顶为泥岩或炭质泥岩，很薄，随采随落，直接项为K2灰岩，岩性致密坚硬，属于坚硬单层结构工程地质岩组。石灰岩抗压强度56.576.2Mpa(烘干状态)，36.153.8Mpa(饱和状态)。底板主要为灰黑色泥岩和铝质泥岩，个别砂岩，砂岩抗压强度38.8Mpa(饱和状态)，泥岩抗压强度2.15.8Mpa(饱和状态)。属V类顶板，岩石韧性较大，顶板稳定，易管理，可采用局部充填式管理顶板进行支撑或强行放顶管理。 （二）瓦斯、煤尘及煤的自燃（1）瓦斯该矿根据2004年度矿井瓦斯等级鉴定资料，该矿绝对瓦斯涌出量为O.49m3min，相对瓦斯涌出量为6.7m3t，经晋城市安全生产监督管理局批复，该矿为低瓦斯矿井。该矿瓦斯主要来源于采掘工作面、采空区及其它地点，井下采掘工作面为瓦斯事故的高发区；矿井在停风巷道、排放瓦斯及巷道贯通时也容易引起瓦斯事故；该矿开采时间较长，采空区较多，这些地点也可能引起局部瓦斯积聚，如矿方不按照煤炭监管部门规定要求超通风能力生产或对瓦斯管理不善，亦极易引起瓦斯事故。另外，位于地堑中的12号煤层埋深加大，瓦斯含量有可能增加，15号煤层瓦斯涌出量亦可能较12号煤层大。本矿井虽为低瓦斯矿井，但仍不排除局部瓦斯聚集、发生瓦斯爆炸的可能。特别是在开采深度增加，面积加大及生产能力提高的情况下更应注意瓦斯检测和通风工作，以免局部瓦斯聚集发生事故。（2）煤尘及煤的自燃12号煤层属不易自燃煤层，煤尘有爆炸性危险。其煤尘爆炸性分析和煤自燃倾向分析的特征参数为：煤尘云最低着火温度 930；煤尘层最低着火温度 280； 煤尘云最大爆炸压： 0.51Mpa； 煤尘云最大压力上升速率 24.41Mpa； 煤尘云爆炸下限浓度 30gm。； 煤尘云最大爆炸指数 6.590Mpams； 火焰长度 25mm； 岩粉用量 40%； 吸氧量 1.1111cm3g； 自燃等级 ； 自燃倾向性 不易自燃。原东阳辿煤矿未见测试资料。 本矿15号煤层未见测试结果，参考临近沁裕煤矿测试资料：火焰长度为0，煤尘无爆炸危险性；吸氧量为1.95ml/g，自燃倾向等级为，属不易易自燃煤层。（3）地温据临区资料，12号煤层最高温度为25.O，15号煤层为28.1。属地温正常区。恒温带深度70m左右。第二章 井田境界与储量第一节 井田境界一、井田境界该矿批准开采12、15号煤层，生产能力为90万t/a，井田南北长2611m，东西宽4242m，面积为9.46km2。井田范围由下列4个拐点坐标连线圈定。见井田境界拐点坐标表2-1-1。表2-1-1 井田境界拐点坐标表井田范围拐点XY11959650035373522195107423538111319596500353550041959107423535500第二节 地质储量的计算一、地质/工业储量该矿批准开采12号、15号煤层。12号煤层平均厚度为3.60m，容重为1.4t/m3；15号煤层平均厚度为2.28m，容重为1.40t/m3，资源/储量块段厚度采用块段各见煤点厚度的算术平均值。矿井地质储量计算公式：其中12号煤地质储量为 Q=SMD102=9.463.601.40100=4847.30万t15号煤地质储量为Q=SMD102=9.462.281.40100=3019.63万t矿井总地质储量为Q=4370.52+1682.00=7866.93万t式中：Q资源/储量：万t；S水平面积：（km2）；M块段平均厚度m；D煤层平均视密度：t/m3。经计算矿井工业储量约为7866.93万t，其中12号煤层储量4847.30万t ，15号煤层储量3019.63万t。二、矿井设计资源/储量根据煤炭工业矿井设计规范中规定：计算矿井设计资源/储量时，应从工业储量中减去断层、防水、井田境界、地面建（构）筑物等永久煤柱煤量及因法律、社会、环境保护等因素影响不得开采的煤柱煤量。矿井设计储量计算公式如下：设计储量=工业储量-永久煤柱损失因本井田地质情况简单，所以煤柱损失按工业储量的10%计算，则设计储量=工业储量（1-10%）=7080.24万t。 第三节 可采储量的计算根据煤炭工业矿井设计规范中规定：计算设计可采储量时，应从设计资源/储量中减去工业场地、井筒、井下主要巷道等保护煤柱量；其煤柱留设要求和计算方法，必须符合现行建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程的有关规定。矿井设计可采储量计算公式如下：矿井设计可采储量（矿井工业储量-煤柱损失）采区回采率式中：Zk可采储量，万t； Z工业储量，万t； P煤柱损失，万t；C采区回采率。其中：煤柱损失包括井田边界煤柱、采空区煤柱、工业场地保护煤柱以及大巷保护煤柱，各种煤柱留设如下：井田边界煤柱留20m，水平大巷之间留30m，两侧留30m煤柱，采空区边界留20m，工业场地按二级保护，井筒按一级保护，再根据表土层和基岩厚度(表土移动角45，基岩移动角72)计算保安煤柱。当矿井报废时，预计护巷煤柱损失可回收50%左右。采区回采率：厚煤层不应小于75%，中厚煤层不应小于80%，薄煤层不应小于85%。本矿12号煤层为厚煤层，故回采率取75%，15号煤层属于中厚煤层，故回采率取80%。（介于1.32.5m为中厚煤层）经计算，全矿井设计可采储量为5446.07万t，矿井可采储量计算结果详见表2-3-1。 表2-3-1 矿井设计可采储量计算表 单位：万t煤层编号设计储量开采损失设计可采储量工业场地煤柱损失大巷保护煤柱井田边界煤柱损失124362.571090.643271.93115.717.425.7152717.67543.532174.14合计7080.241634.175446.07经计算，矿井设计可采储量为5446.07万t。 第三章 矿井工作制度及生产能力第一节 矿井工作制度 矿井正常工作的制度对其管理及生产的正常、高效运转都是非常重要的。本矿设计生产能力为0.9Mta，根据原能源部颁发的煤炭工业矿井设计规范的有关规定，初步设计工作日数为330天，实行四班工作制度，即三采一准，三个采煤班，在采煤班内进行“破、装、运、支、处”等工序，准备班进行检修设备、推移转载机等工作。每采煤班工作小时为6小时，每昼夜净提升量为16小时。关于工作制度，按每班完成的循环次数应为整数，即每一个循环不能跨班完成，否则不便于工序之间的衔接，施工管理也比较困难，不利于实现正规循环作业。第二节 矿井生产能力及服务年限一、矿井生产能力 依据2006年实施的新煤炭工业矿井设计规范矿井设计生产能力，应根据资源条件、外部建设条件、国家对煤炭资源配置及市场需求、开采条件、技术装备、煤层及采煤工作面生产能力、经济效益等因素，经多方案比较后确定。本矿井生产能力的确定，主要考虑以下几方面因素：（一）储量因素： 本矿地质条件简单，煤层赋存稳定，矿井保有工业资源/储量为78.67Mt，设计可采资源/储量为54.46Mt。（二）开采能力因素： 矿井采用斜井开拓，井下采用胶带输送机运输煤炭，运输能力大。辅助运输大巷采用连续运输车作辅助运输，在大巷两侧布置条带开采，生产系统简单，可以满足0.9Mt/a生产能力的要求。（三）市场需求因素： 本矿拟开采的煤层，煤质优良，市场需求前景好，因此，适当加大开发力度不仅能产生显著的经济效益，而且能产生较好的社会效益。 综合考虑以上因素，并结合矿井外部条件和主管部门批文，经过技术分析比较后，确定矿井年生产能力为0.9Mt/a ，属于大型矿井，服务年限为44a 。二、矿井服务年限依据2006年实施的新煤炭工业矿井设计规范，新建矿井及其第一开采水平的设计服务年限，不宜小于表3-2-1的规定表3-2-1 新建矿井设计服务年限 矿井设计生产能力(Mta)矿井设计服务年限(a)第一开采水平设计服务年限(a)煤层倾角25煤层倾角2545煤层倾角4560及以上7035-30506030-12245025201504509402015 15矿井服务年限按下式计算： T= Zk /(AK )=54.46 /（0.9*1.4）=44 a式中：T矿井设计服务年限，a； Zk可采储量，Mt； A设计生产能力，Mt/a； K储量备用系数，依据2006年实施的新煤炭工业矿井设计规范计算矿井及第一开采水平设计服务年限时，储量备用系数宜采用1315。本次计算取1.4 。经计算可得：A=0.9Mt T=44a 则矿井服务年限符合新建矿井的有关规定；所以确定矿井设计生产能力0.9Mt/a，服务年限44a。第四章 井田开拓第一节 井田开拓方式的确定一、确定开拓方式的主要原则1、确定井筒的形式、数目及其配置，合理选择井筒及工业场地的位置；2、合理地确定开采水平数目和位置；3、布置大巷及井底车场；4、确定矿井开采程序，作好开采水平的接替 ； 5、进行矿井开拓延深，深部开拓及技术改造；6、力求简化生产系统，尽量减少井巷工程量；7、尽可能提高机械化程度，提高生产效率，实现安全高效；8、投资少，工期短，见效快。二、开拓方案的确定（一）工业场地位置的选择 工业场地位置选择综合考虑的主要因素和原则如下：（1）井下条件 在井田走向方向的储量中央或靠近中央位置市井田两翼，可采储量基本平衡这样可使走向运输大巷的运输费用最低，同时在生产中能保持两翼均衡生产和采区的正常接替，而且巷道维护通风等相应费用也降低。 在井田倾斜方面：采用单水平开采时考虑上下山合理的长度，井筒与上山下部运输大巷靠近，与井底车场形成一体，尽可能不搞石门。 开拓方式和井口位置选择时，一定要与初期移产达产采区的位置及其持续统一考虑。 井筒尽可能避开减少穿地质及水文复杂的地层或地段。 尽量减少井筒及工业场地煤柱数量，特别是少压或不压前期开采条件好的煤层。有条件时可放在无煤带和煤层无开采价值的地带。（2）地面条件 井筒位置应选在比较平坦的地方。 井口应满足防洪设计标准。 井口应避开地面滑坡 、岩崩、 雪崩、 泥石流、 流沙等危险地区。 井口与工业场地位置必须符合环境保护的要求。 工业场地要少占或不占良田。 井口位置要与矿区总体规划的交通运输 、供电 、水源、 居住区、 辅助企业等布局相协调，使之有力生产，方便生活。根据上述因素和原则，并结合该矿井的实际情况，根据本井田地形地貌图，有两个地方可以布置工业广场。一处位于井田偏下方方中央，距井田边界南约575米；另一处位于井田正中央。两处均地势较为开阔、平坦，而且交通较为便利，均具备了良好的供电、供水系统。（二）井筒形式的选择 根据精查报告确定的煤层自然产状、构造要素、顶底板条件、冲击层结构、地形以及水文地质条件等，其中以煤层赋存深浅和冲击层的水文地质条件对开拓方式影响最大。本矿12号、15号煤层赋存深度均为300-350米间，冲击层厚度不大于20米，水文地质条件简单，所以考虑立井或斜井开拓均可。（三）井田开拓方案 根据开拓方式布置原则、工业场地位置的选择和煤层赋存条件，设计提出了两个开拓方案进行比选，方案分述如下： 方案一: 从井田偏下方中央的工业广场打主斜井和副立井至15号煤层，在井田中央打风井至12号煤层后，由于煤层倾角在0-6度，属近水平煤层，而且井田中央有一个大断层，为了减少保护煤柱，所以在井田中央沿煤层大致走向东西向掘进各大巷。 方案二: 从井田中央的工业广场上方打主立井和副立井至15号煤层，回风风井立井至12号煤层后，当掘进到开采水平标高后，开掘井底车场，井底车场为立井刀式环形井底车场，接着把运输大巷轨道大行布置在15号煤层中，回风大巷布置在12号煤层中。主立井装备一对9t箕斗，副立井装备一对双层单车（1.5t）罐笼。三、井田内的再划分 本矿井开采的12号、15号，各煤层平均厚度为3.60 m、2.88m，层间距为36m。由于本矿为近水平煤层,层间距较小，所以考虑采用单水平开拓。由于本矿煤层倾角为0- 6，属于近水平煤层,所以可以决定采用条带式开采。这种划分方式的巷道布置系统简单，巷道掘进工程量少，维护费用低，投产也较快；运输系统简单，占用设备少，运输费用低；通风路线短，风流方向转折变化少，同时使巷道交叉点和风桥等通风构筑物也相应减少。四、大巷的布置 大巷布置采用集中布置，均在井田中央沿煤层大致走向布置。运输大巷和轨道大巷布置在15号煤层中回风大巷布置在12号煤层中。目前国内大中型煤矿多采用煤层巷道掘进以减少矸石排放及缩短巷道掘进时间，所以，大巷布置推荐采用在煤层中集中布置方式且各大巷均采用锚喷支护。五、方案的比较 方案一：从井田中央偏下的工业广场打主斜井和副立井至15号煤层，主斜井掘进长度607m，副立井掘进长度185m。总工程量为井筒掘进总长792m+大巷+井底车场。 方案二: 从井田中央的工业广场上方打主立井和副立井，主井掘进深度200m，副井掘进深度180m。总工程量为井筒掘进总长380m+大巷+井底车场。方案技术比较见表4-1-1。表4-1-1 开拓方案技术比较表优点缺点方案一施工技术简单，开掘速度快，地面建筑、井筒装备比较简单，初期投资少，投产快。主斜井采用胶带运输机作为主运输，提升能力大，且以后增产后提升不受限制。井筒长，管线布置长，通风阻力大。方案二井筒短，管线长度短，提升速度快，提升能力大，通风阻力小，井筒维护容易。施工复杂，井筒装备结构复杂，掘进速度慢，施工费用高。井下装备复杂，投资大，地面工业广场、井上下车场均较复杂。上述两方案从技术上分析比较，方案一优于方案二。表4-1-2 井田开拓方案可比项目经济比较表可比项目方案一（斜井方案）方案二（立井方案）备注井筒数目形式和井筒工程井筒数目（个）33井筒形式主斜井、副立井、回风立井主立井、副立井、回风立井主井井筒长度（m）607200副井井筒长度（m）185180回风井井筒长度（m）165180井